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ESA-Mission zur Venus: «Venus Express»

Nach einer 153-tägigen, 400 Millionen km langen Reise durch das innere Sonnensystem, die mit dem Start am 9. November 2005 begonnen hatte, hat die ESA-Sonde Venus Express am 11. April 2006 ihr Haupttriebwerk für die Dauer von 50 Minuten gezündet und ist dadurch auf eine Umlaufbahn um die Venus gelangt.

In den kommenden vier Wochen wird Venus Express eine Reihe weiterer Manöver absolvieren, die sie auf ihre Einsatzbahn für ihre wissenschaftliche Mission befördern werden. Gegenwärtig befindet sie sich auf einer stark elliptischen Bahn mit 9-tägigem Umlauf; ihre Zielbahn ist eine polare Umlaufbahn mit 24-stündigem Umlauf und einem Apozentrum von 66'000 km. Von dieser Bahn aus wird die Sonde mindestens zwei Venustage (486 Erdtage) lang eingehende Beobachtungen der Struktur, Chemie und Dynamik der Venusatmosphäre durchführen.

Venus: Rätselhafte Atmosphäre
Von früheren Missionen zur Venus sowie aus direkten Beobachtungen von der Erde wissen wir bereits, dass unser Nachbarplanet in eine dichte Atmosphäre gehüllt ist, in der Temperatur- und Druckextreme vorherrschen. Diese Atmosphäre erzeugt bei ihren nach wie vor mysteriösen "Super-Rotationen" um den Planeten im Viertagesrhythmus einen Treibhauseffekt von gewaltigem Ausmass.

Die Mission von Venus Express sieht die eingehende Charakterisierung dieser Atmosphäre mit hochmodernen Sensoren vor, um zur Beantwortung der Fragen und Lösung der Rätsel beizutragen, die in den ersten Forschungsvorhaben nicht geklärt werden konnten bzw. von ihnen aufgeworfen wurden.

Die Sonde wird ausserdem dank der im Infrarot-Spektrum entdeckten "Sichtbarkeitsfenster" als erster Venus-Orbiter optische Beobachtungen der Oberfläche durchführen.

Die Inbetriebnahme der wissenschaftlichen Bordinstrumente wird in Kürze beginnen; mit den ersten Rohdaten ist bereits in wenigen Tagen zu rechnen. Die wissenschaftliche Gesamtnutzlast soll binnen zwei Monaten voll einsatzbereit sein.

Europa erforscht das Sonnensystem

Mit diesem jüngsten Erfolg fügt die ESA ihrer Erforschung des Sonnensystems einen weiteren Himmelskörper hinzu.

Sie hat bereits die Sonden Mars Express um den Roten Planeten, SMART-1 um den Mond und - in Partnerschaft mit der NASA - Cassini um den Saturn im Einsatz. Hinzu kommen ihr Kometenjäger Rosetta, der im Jahr 2014 sein Ziel, den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, erreichen soll und dann als erste Sonde überhaupt den Kern eines Kometen umrunden wird, und die Mission BepiColombo zum Merkur, mit deren Start im Jahr 2013 die Untersuchung unserer Nachbarplaneten vervollständigt werden soll.

"Nach der Ankunft von Venus Express führt die ESA nun als einzige Raumfahrtagentur wissenschaftliche Missionen um vier Planeten - Venus, Mond, Mars und Saturn - durch", betont Professor David Southwood, ESA-Wissenschaftsdirektor, vor Ort im Darmstädter Kontrollzentrum. "Wir sind wirklich stolz, der internationalen Wissenschaft eine solche Kapazität zur Verfügung stellen zu können."Mit diesem jüngsten Erfolg fügt die ESA ihrer Erforschung des Sonnensystems einen weiteren Himmelskörper hinzu. Sie hat bereits die Sonden Venus Express um den Roten Planeten, SMART-1 um den Mond und - in Partnerschaft mit der NASA - Cassini um den Saturn im Einsatz. Hinzu kommen ihr Kometenjäger Rosetta, der im Jahr 2014 sein Ziel, den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, erreichen soll und dann als erste Sonde überhaupt den Kern eines Kometen umrunden wird, und die Mission BepiColombo zum Merkur, mit deren Start im Jahr 2013 die Untersuchung unserer Nachbarplaneten vervollständigt werden soll.

"Nach der Ankunft von Venus Express führt die ESA nun als einzige Raumfahrtagentur wissenschaftliche Missionen um vier Planeten - Venus, Mond, Mars und Saturn - durch", betont Professor David Southwood, ESA-Wissenschaftsdirektor, vor Ort im Darmstädter Kontrollzentrum. "Wir sind wirklich stolz, der internationalen Wissenschaft eine solche Kapazität zur Verfügung stellen zu können."

"Um unseren eigenen Planeten besser zu verstehen, müssen wir andere Welten erforschen, vor allem diejenigen mit einer Atmosphäre", erklärt ESA-Generaldirektor Jean-Jacques Dordain. "Wir waren auf dem Titan, und wir umrunden den Mars. Mit der Beobachtung der Venus und ihres komplexen Atmosphärensystems werden wir ein besseres Verständnis der Mechanismen erlangen, die die Entwicklung einer grossen Planetenatmosphäre und die Klimaänderungen steuern. Letztendlich wird dies uns zu besseren Modellen der Vorgänge in unserer eigenen Atmosphäre verhelfen, was allen Bürgern der Erde zugute kommen wird."

Erste Bilder
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Zusammengesetztes Falschfarbenbild des Venus-Südpols, aufgenommen vom VIRTIS-Spektrometer an Bord von Venus Express am 12. April 2006
Erstes Bild des Venus-Südpols, aufgenommen am 12. April 2006 mit der Venus Monitoring Camera (VMC) an Bord von Venus Express

Venus Express hat die ersten Bilder vom Südpol des Treibhausplaneten zur Erde gesendet. Sie wurden aus 206.452 Kilometern Entfernung zur Venus aufgenommen. Auf ihnen sind erstaunlich klare Strukturen sowie unerwartete Details zu erkennen.

Die Bilder wurden am 12. April 2006 gemacht, nachdem der Venus Express-Orbiter erfolgreich am 11. April in die Venus-Umlaufbahn eingeschwenkt war.

Die Ingenieure haben keine Zeit verloren, verschiedene Instrumente auf dem Venus Express-Orbiter einzuschalten. Gestern haben die Venus Monitoring Camera (VMC) und VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) erstmals in der Geschichte der Raumfahrt die südliche Halbkugel der Venus abgebildet, als das Raumschiff in einem elliptischen Bogen an dem Planeten vorbeiflog.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist mit dem Berliner DLR-Institut für Planetenforschung und dem Bereich Optische Informationssyteme an beiden Experimenten beteiligt. VIRTIS wurde am DLR in Berlin ursprünglich für die Kometenmission Rosetta entwickelt und wird die Venus sowohl im sichtbaren Spektralbereich (0.25 bis 1 Mikrometer) als auch im nahen Infrarot (1 bis 5 Mikrometer) aufnehmen. Ausserdem sind die DLR-Forscher an der wissenschaftlichen Datenauswertung beteiligt (s. Artikel "Vulkane unter dem Dunstschleier der Venus").

Bei den ersten Bildern, die gestern empfangen wurden, waren die Wissenschaftler besonders fasziniert von einem dunklen Wirbel, der beinahe direkt über dem Südpol zu sehen ist - eine Struktur, von der bereits angenommen wurde, dass sie existiert, was aber bis zu diesem Zeitpunkt nicht bestätigt werden konnte. Dieser Wirbel entspricht einer ähnlichen Wolkenstruktur, die sich über dem Venus-Nordpol befindet.

Diese ersten Bilder, die aufgrund der grossen Entfernung von über 200.000 Kilometern eine niedrige Qualität aufweisen, haben trotzdem die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler geweckt, da auf den VIRTIS-Spektrometer-Bildern überraschend deutliche Strukturen und unerwartet viele Details zu erkennen sind. Im Verlauf der Mission soll sich die Qualität der Bilder noch um das einhundertfache steigern.

Das zusammengesetzte VIRTIS-Falschfarbenbild zeigt die Tagseite der Venus auf der linken und die Nachtseite auf der rechten Seite. Die Auflösung entspricht 50 Kilometer pro Bildpunkt.

Auf der Nachtseite, rötlich eingefärbt, ist eine dynamische, spiralförmige Wolkenstruktur zu sehen, die sich in etwa 55 Kilometer Höhe über der Venus-Oberfläche befindet. Die dunkleren Bereiche sind dickere Wolkendecken, die hellen Regionen entsprechen dünneren Wolkenschichten.

Hochmoderne wissenschaftliche Instrumente

Venus Express wurde im Auftrag der ESA von einem europäischen Industriekonsortium unter der Leitung von EADS Astrium gebaut, dem 25 Hauptauftragnehmer aus 14 europäischen Ländern angehörten. Ihr Entwurf leitet sich aus dem ihres höchst erfolgreichen Vorgängers Venus Express ab, und ihre Nutzlast umfasst sieben Instrumente, davon drei Mars-Express- und zwei Rosetta-Weiterentwicklungen.

Das Spektrometer PFS wird in sehr hoher Auflösung die Temperatur und Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmen und auch die Temperatur der Oberfläche messen und nach einer eventuellen vulkanischen Aktivität forschen.

Auch das Ultraviolett- und Infrarot-Spektrometer SpicaV/SOIR und das Experiment VeRa werden die Atmosphäre sondieren, indem sie Verdeckungen von Sternen oder Funksignalen beobachten; SpicaV/SOIR wird insbesondere versuchen, Wasser- und Sauerstoff-Moleküle sowie Moleküle von Schwefelverbindungen ausfindig zu machen, die in der Atmosphäre der Venus vermutet werden. Das Spektrometer VIRTIS wird eine Karte der verschiedenen Atmosphärenschichten erstellen und die Wolken in mehreren Wellenlängen beobachten und abbilden, um die atmosphärische Dynamik aufzuzeigen.

Am äusseren Rand der Atmosphäre wird das Instrument ASPERA in Verbindung mit einem Magnetometer die Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre und dem Sonnenwind und das dabei erzeugte Plasma in einem offenen Umfeld ohne den Schutz einer Magnetosphäre wie die der Erde untersuchen.

Die Mehrkanal-Weitwinkelkamera VMC schliesslich wird Aufnahmen in vier Wellenlängen machen, insbesondere in einem der Infrarot-Fenster", dank derer man durch die Wolkenschicht auf die Oberfläche blicken kann. Sie wird umfassende Bilder liefern und bei der Bestimmung von mittels der anderen Instrumente entdeckten Phänomenen helfen.

Quelle: Text ESA 2006 und Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) 2006
künftiges Planetensystem der Sonne

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